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윙 프로펠러. 모델러를 위한 팁
현대 항구에서는 언뜻보기에 이상해 보이는 그림을 볼 수 있습니다. 물을 가로 질러 움직이는 배 ... 옆으로. 물이 맑고 선미 아래를 볼 수 있다면 배에서 방향타를 찾지 못하면 더욱 놀랄 것입니다. 그러나 이것에도 불구하고 배는 자유롭게 조종할 수 있습니다. 당신은 프로펠러와 키를 모두 교체하는 베인 프로펠러가 장착된 선박에 불과합니다. 베인 프로펠러는 프로펠러나 패들 휠처럼 우리에게 친숙한 다른 프로펠러와 다릅니다. 그 칼날은 수직으로 놓인 노를 약간 연상시킵니다.
베인 프로펠러(그림 1)는 회전 디스크 둘레에 동일한 거리에 위치한 여러 개의 수직 블레이드로 구성됩니다. 이 디스크는 선박 바닥의 둥근 구멍에 선박의 판과 같은 높이로 설치됩니다. 추진 블레이드만 선체 밖으로 돌출되어 추력을 발생시키고 블레이드로 디스크를 구동하여 선체에 연결하는 모든 보조 부품이 선체 내부에 있습니다. 베인 프로펠러의 작동 원리는 무엇입니까? 디스크가 회전하는 동안 베인 프로펠러의 블레이드는 동시에 두 번 움직입니다. 디스크와 함께 축을 중심으로 회전하고 각 블레이드는 수직축을 중심으로 회전합니다. 완전히 회전하지 않고 한 방향으로, 다음으로 다른 방향으로. 이로 인해 디스크가 축을 중심으로 회전하면 각 프로펠러 블레이드는 회전 원의 절반에서 바깥쪽으로, 원의 후반부에서 안쪽으로 앞쪽 가장자리를 돌립니다. 블레이드는 항상 같은 날을 앞으로 물속에서 움직이기 때문에 더 큰 추진력과 더 큰 유선형을 만들기 위해 항공 날개 형태로 만들어졌습니다. 그래서 발동기를 날개 달린 사람이라고 합니다. 블레이드가 앞으로 동일한 가장자리로 항상 물속에서 움직이기 위해 베인 무버의 모든 블레이드는 추력에 의해 소위 제어점 N이라는 한 지점에 연결됩니다. 각 블레이드는 항상 수직으로 위치합니다. 점 N과 블레이드 축을 연결하는 선. 프로펠러 블레이드의 작동 원리를 이해하려면 다음과 같은 단순화된 다이어그램을 제공하는 것으로 충분합니다(그림 2).
추진 디스크가 회전하면 블레이드는 디스크 원주의 주어진 지점에 대한 접선에 대해 어떤 각도로 물에 들어가고 물은 힘의 평행 사변형 규칙에 따라 할 수있는 힘 R로 블레이드를 누를 것입니다. 두 가지 힘 요소로 분해됩니다(그림 2, I): P는 디스크 중심에서 바깥쪽으로 블레이드 추력이고 W는 블레이드 항력입니다. 프로펠러에서 분사되는 물줄기의 방향은 정지력과 반대입니다. 지점 III(그림 2)에서 유사한 위치가 생성되고 블레이드의 받음각만 음수이므로 정지력이 무버 O의 중심으로 향하고 정지와 합산됩니다. 첫 번째 블레이드의 힘, 무버의 완전 정지 생성, 용기 이동 및 항상 세그먼트 ON에 수직으로 향함. 지점(그림 2, II 및 IV)에서 블레이드 평면은 디스크 원주에 대한 접선과 평행하며 정지력을 생성하지 않습니다. 특수 장치의 도움으로 제어점 N을 드라이브 디스크 O의 중심을 기준으로 임의의 위치로 설정할 수 있으므로 무버가 던지는 워터 제트의 방향을 변경하고 결과적으로 무버의 정지 . 무버 O의 중심 위에 점 N을 놓으면 (그림 3, 1) 모든 블레이드의 평면은 디스크 원주에 대한 접선과 평행하며 블레이드 패스. 이 경우 정지력은 3이며 드라이브 디스크가 회전한다는 사실에도 불구하고 선박은 움직이지 않습니다. 점 N을 중심 O의 왼쪽으로 이동함으로써(그림 3, II) 선박이 전진하여 오른쪽으로 이동(그림 3, IV) - 역방향으로 이동하고 점 N을 무버의 중심에서 선박의 선미를 오른쪽으로 강제 이동합니다( 그림 XNUMX, III). 방향타, 프로펠러 XNUMX개를 배에 얹으면 옆으로도 움직일 수 있다.
그림 3을 주의 깊게 살펴보면 프로펠러가 항상 같은 방향으로 회전하고 배는 다른 방향으로 움직이는 것을 볼 수 있습니다. 무버의 이 속성을 사용하여 선박에 더 간단한 엔진을 설치할 수 있습니다. 즉, 회전 방향을 변경하지 않고 되돌릴 수 없습니다. 이러한 엔진은 가역 엔진에 비해 무게가 가볍고 설계 및 유지 관리가 간단하며 가역 엔진보다 훨씬 저렴합니다. 그러나 윙 프로펠러에도 단점이 있는데, 그 주된 원인은 엔진에서 프로펠러로 회전을 전달하기 어렵다는 것입니다. 그 이유는 고출력 엔진(5000hp 이상)을 베인 프로펠러와 함께 사용할 수 없기 때문이며, 이로 인해 날개 프로펠러의 크기가 제한됩니다. 그러한 프로펠러가 사용되는 선박. 그럼에도 불구하고 베인 프로펠러가 장착 된 선박의 주요 속성 (옆으로 이동, 제자리 회전, 빠르게 방향 변경 가능)은 운하, 강 및 항구와 같은 "좁은"항해에서 이러한 선박을 필수 불가결하게 만듭니다. 베인 프로펠러는 강 여객선, 항만 크레인 및 예인선에서 성공적으로 사용됩니다. 낚시 트롤 어선에 베인 프로펠러를 사용하는 실험이 수행되고 있습니다. 선박에서 베인 프로펠러는 주어진 유형의 선박에 가장 편리한 위치에 설치됩니다. 여객선에서 프로펠러는 선미, 예인선-선미 또는 활, 항구 크레인-선체 중앙에 설치됩니다. 선박의 뱃머리에 프로펠러가 설치된 예인선은 패들 프로펠러가 장착된 선박의 샘플 모형으로 취할 수 있습니다. 이러한 예인선(이론적인 도면은 그림 4에 표시됨)은 길이 24,6m, 너비 7,6m입니다.
3m의 드래프트(3,8m의 프로펠러 블레이드 포함)를 가지며 10,3rpm에서 19,9kW(552hp)의 엔진 출력으로 750노트(320km/h)의 속도를 개발했습니다. 프로펠러의 회전수는 분당 65회, 지름은 3,66m였다.
10년 동독 잡지 "Modelbau und Basteln" No. 1960은 프로펠러 모델에 대해 다음과 같이 설명합니다. 둥근 케이싱(5)이 선박의 바닥에 부착되어 있으며(그림 1) 내부에는 상부 및 하부 디스크(2)가 있는 프로펠러 로터(3)가 있습니다. 축(3)은 블레이드(4)가 부착된 로터 디스크(5)를 통과합니다. 관형 프로펠러 샤프트(6)는 플랜지의 도움으로 아래에서 디스크에 부착된 로터의 상부 디스크를 통과합니다. 그런 다음 샤프트는 케이싱 7에 부착된 도형 커버 1을 통과합니다. 커버 상단에는 조정 링 8을 샤프트에 놓고 샤프트에 압력을 가하고 구동 풀리 9를 샤프트에 장착하여 부착합니다. 조정 링 위로 구동 벨트(10)가 엔진(11)의 샤프트(12)에 있는 구동 풀리(13)에서 오는 풀리에 놓입니다(그림 6). 샤프트(12)의 상단은 모델의 데크에 부착된 베어링(14)에서 회전한다.
스티어링 샤프트(6)는 튜브형 프로펠러 샤프트(15)를 통과하며, 조정 링(9a)은 풀리(8)의 상단에 놓입니다. 웜휠(16)은 소형 전기 모터(17)의 웜 드라이브에 의해 구동되는 스티어링 샤프트의 상단에 장착됩니다. 웜기어는 웜휠(16)과 샤프트(15)가 8- 10rpm. 그런 다음 모델은 6~8초 후에 "완전 전진"에서 "완전 후진"으로 코스를 변경할 수 있습니다. 핀(15)이 있는 편심(18)은 스티어링 샤프트(19)의 하단에 장착됩니다. 블레이드를 돌리는 크랭크(20)로 가는 로드(21)의 끝이 핀에 놓입니다. 블레이드(4)의 축(5)에는 크랭크가 고정되는 부싱(22)이 장착되어 있다. 편심 18(그림 7)의 이러한 배열로 모델이 앞으로 이동하고 지정된 방향으로 회전합니다. 이동 속도를 변경하고 선박을 정지시키려면 엔진 회전 수를 변경하거나 정지해야만 가능합니다.
이는 OA 값(이 경우 축 15에서 핀 19까지의 거리)이 항상 일정하게 유지되기 때문입니다. 점 N을 중심 O 또는 중심 O에 더 가깝게 이동하여 정지 값을 변경하여 선박의 움직임을 정지시키는 것은 불가능합니다 (그림 3, I). 이 모델의 ON 값은 드라이브 디스크 반경의 1/6 - 1/3,5 내에서 취합니다. 이심률이 크거나 작으면 받음각이 너무 크거나 작아서 블레이드가 필요한 정지력을 생성하지 못합니다. 프로펠러 블레이드는 얇은 금속으로 만들어졌으며 (그림 8) 금속이 구부러진 전면 롤러는 블레이드 축보다 두 배 두껍습니다.
이 모델의 설명에는 블레이드의 수, 크기 및 모양에 대한 권장 사항이 없으므로 실제 프로펠러 계산을 참조하는 것이 좋습니다. 실제 추진기의 경우 블레이드 수가 4에서 4까지 다양하기 때문에 모델의 단순성을 위해 블레이드 수를 8로 하는 것이 가장 좋습니다. 블레이드의 길이는 추진기 디스크의 직경 크기에 따라 결정됩니다. (이 직경의 약 0,7), 블레이드의 너비는 길이의 0,3 이내입니다. 이 너비는 블레이드의 모양이 블레이드의 길이와 가장 큰 너비(루트의 너비)의 절반과 같은 반축을 가진 타원형의 절반으로 취해지기 때문에 블레이드의 최상부에서 취합니다. 프로펠러 T의 완전 정지 값은 다음 공식으로 표현됩니다. 티=에프*디2*n2, 여기서 F는 블레이드의 총 면적, D는 프로펠러 로터의 직경, n은 프로펠러의 회전 수입니다. 이로부터 블레이드의 면적이 증가함에 따라 로터의 가능한 최대 직경을 취하는 것이 가장 유리하다는 것을 알 수 있습니다. 예를 들어, 그림 4에 표시된 예인선에서 프로펠러 로터의 직경은 예인선 너비의 거의 절반입니다. 기술 분야에서는 실제 무버에서 사용되는 것과 유사하게 전체 제어 조정을 통해 무버의 모델을 만들 수 있습니다.
이러한 모델(그림 9)에서 핀(19)을 이동기 중심 위의 위치로 이동(즉, 블레이드에 스톱이 없고 선박이 정지하도록)하거나 사이의 중간 위치로 이동하려면 극단 및 중앙(블레이드의 각도 공격 및 스톱의 크기를 변경하기 위해) 스티어링 샤프트(15)도 관형으로 만들어지고 조정 샤프트(23)가 통과하며 상단에는 웜 휠(24)이 있습니다. 웜(25)(도 26)을 사용하여 두 번째 소형 전기 모터(10)에 의해 구동되는 장착. 조정 샤프트(23)의 하단부에는 브래킷(28)이 부착되어 있으며, 슬라이더(19)의 도움으로 편심 핀(29)이 이동한다. 편심(18)은 합성된다. 스티어링 샤프트(15)는 브래킷(28)과 함께 편심을 회전시키고, 조정 샤프트(23)가 회전하면 편심(18a)이 회전하기 시작하고 브래킷(29)을 따라 핀(19)이 있는 슬라이더(28)를 이동시켜 원하는 위치로 설정한다(도 .11, 1-4). 단순화하기 위해 편심 18은 합성되지 않고 포크 형태로 만들 수 있습니다 (그림 11, 5).
핑거(19)도 로드(20)를 따라 이동해야 하기 때문에 이러한 로드는 포크 형태로 제작된다(도 12).
베인 프로펠러가 장착된 선박 모델에는 소프트웨어 제어 또는 무선 제어가 있어야 합니다. 그렇지 않으면 이동 중에 베인 프로펠러의 모든 품질을 식별할 수 없기 때문입니다. 서클에 베인 프로펠러가 있는 선박 모델을 만들고 그로부터 얻은 것을 편집자에게 작성하십시오. 저자: N.Grigoriev
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